CN110752601A - 一种电力系统振荡识别与控制系统 - Google Patents

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CN110752601A CN201911079688.6A CN201911079688A CN110752601A CN 110752601 A CN110752601 A CN 110752601A CN 201911079688 A CN201911079688 A CN 201911079688A CN 110752601 A CN110752601 A CN 110752601A
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Abstract

本发明公开一种电力系统振荡识别与控制系统，涉及电力系统领域，包括：第一同步相量测量装置，用于采集第一端部的第一电压以及线路电流；第二同步相量测量装置，用于采集第二端部的第二电压；第一发电电势获取模块，用于获取模块获取第一发电机组的第一电势；第二发电电势获取模块，用于获取模块获取第二发电机组的第二电势；系统功角求解模块，用于求解系统功角；短路阈值设定模块，用于设定短路判断阈值电流ITH；振荡识别控制模块，用于判断电力系统是否处于振荡模式。本发明根据不同的系统功角设定可变的短路判断阈值电流，避免电力系统振荡电流较大而被误认为是短路电流较大，提高短路电流判断的准确性，提高电力系统状态判断的准确性。

Description

一种电力系统振荡识别与控制系统
技术领域
本发明涉及电力系统领域，特别涉及一种电力系统振荡识别与控制系统。
背景技术
电力系统是由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。为实现这一功能，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、优质的电能。
在本领域中，电力系统的振荡常常被误判断为三相短路而使得电力系统跳闸。目前,为了解决距离保护易受电力系统振荡影响而误动的问题,所广泛采用的振荡闭锁及振荡中再故障的识别方法均具有一定的局限性。现有方法大部分基于保护安装处的本地信息,对于电力系统振荡和再故障的有效信息利用不足,难以在短时间内将三相短路和振荡区分开来。
此外，现有技术还存在计算求解复杂，识别时间较长而造成三相短路判断不及时而使得跳闸保护的执行速度不快，对电力系统具有一定的破坏性。
发明内容
有鉴于现有技术存在的一部分缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种电力系统振荡识别与控制系统，旨在提高振荡识别速度以及提高电力系统状态判断的准确性。
为实现上述目的，本发明提供一种电力系统振荡识别与控制系统，所述电力系统包括：第一发电机组、第二发电机组以及设置于所述第一发电机组与所述第二发电机组之间的被保护线路，所述第一发电机组为送电端，所述第二发电机组为受电端；所述识别与控制系统包括：
设置于所述被保护线路靠近所述第一发电机组的第一端部的第一同步相量测量装置；所述第一同步相量测量装置，用于采集所述第一端部的第一电压
Figure BDA0002263555900000021
以及线路电流
Figure BDA0002263555900000022
设置于所述被保护线路靠近所述第二发电机组的第二端部的第二同步相量测量装置；所述第二同步相量测量装置，用于采集所述第二端部的第二电压
Figure BDA0002263555900000023
第一发电电势获取模块，用于获取所述电力系统的所述第一发电机组的第一电势
Figure BDA0002263555900000024
第二发电电势获取模块，用于获取所述电力系统的所述第二发电机组的第二电势
Figure BDA0002263555900000025
其中，
Figure BDA00022635559000000211
所述
Figure BDA00022635559000000214
为所述第一电势
Figure BDA0002263555900000026
的幅值，所述
Figure BDA00022635559000000210
为所述第一电势
Figure BDA00022635559000000212
的幅值；
系统功角求解模块，用于根据所述第一电势
Figure BDA00022635559000000213
所述第二电势
Figure BDA00022635559000000215
所述第一电压
Figure BDA0002263555900000027
以及所述线路电流求解所述第一电势
Figure BDA00022635559000000216
与所述第二电势
Figure BDA0002263555900000028
之间的系统功角δ；所述系统功角
Figure BDA0002263555900000031
所述
Figure BDA0002263555900000032
为所述第一电压
Figure BDA0002263555900000033
的幅值，所述
Figure BDA0002263555900000034
为所述第一电压
Figure BDA0002263555900000035
与所述线路电流之间的相角差，所述
Figure BDA0002263555900000037
为所述被保护线路的阻抗角；
短路阈值设定模块，用于根据所述第一电势
Figure BDA0002263555900000038
所述第二电势系统功角δ，设定短路判断阈值电流ITH；其中，所述所述β为预设系数，所述β>0，所述
振荡识别控制模块，用于判断所述线路电流
Figure BDA00022635559000000312
的线路电流幅值
Figure BDA00022635559000000313
与所述短路判断阈值电流ITH的大小关系；若所述线路电流幅值
Figure BDA00022635559000000314
小于所述短路判断阈值电流ITH，则判断所述电路系统处于振荡模式；若所述线路电流幅值
Figure BDA00022635559000000315
大于或等于所述短路判断阈值电流ITH，则判断所述电力系统处于三相短路模式，执行电路跳闸操作。
在一具体实施方式中，所述系统功角求解模块，还包括：
电压电流相角差获取单元，用于根据所述第一电压
Figure BDA00022635559000000316
与所述线路电流
Figure BDA00022635559000000317
获得所述第一电压
Figure BDA00022635559000000318
与所述线路电流
Figure BDA00022635559000000319
之间的相角差
Figure BDA00022635559000000320
在一具体实施方式中，所述识别还包括：
预设系数调整模块，用于在一次振荡识别操作中，判断所述电力系统处于三相短路模式且执行电路跳闸操作之后，经人工排查而判断该次振荡识别操作的所述电路系统处于所述振荡模式，调整所述预设系数β。
在该技术方案中，通过后续的人工排查进行反馈，调整预设系数，提高系统的识别准确性。
在一具体实施方式中，所述调整所述预设系数β为：增大所述预设系数β。
在一具体实施方式中，所述第一发电机组至少包括一个第一发电机；所述第二发电机组至少包括一个第二发电机。
在一具体实施方式中，所述系统功角δ满足：0≤δ<360°。
在一具体实施方式中，所述识别与控制系统还包括：预设系数预设模块；所述预设系数预设模块包括：
参数获取单元，用于获取所述电力系统的全阻抗Z∑以及所述第一发电机组的所述第一电势
Figure BDA0002263555900000041
预设系数求解单元，用于求解所述预设系数β；所述预设系数
Figure BDA0002263555900000042
所述α≥1.2。
在该技术方案中，对预设系数β进行预设求解，可以根据实际需求设定合适的预设系数β以便识别电力系统振荡以及三相短路电流。
本发明的有益效果是：
在本发明中，通过公式
Figure BDA0002263555900000043
求解系统功角，求解速度快，提高振荡识别速度，并且通过设定短路判断阈值电流ITH，根据不同的第一电势第二电势系统功角δ得到相应的短路判断阈值电流ITH，使得当系统功角δ趋近于180°时，短路判断阈值电流ITH的数值越大而避免电力系统振荡电流在此时较大而被误认为是短路电流较大，采用可变的短路判断阈值电流ITH提高短路电流判断的准确性，提高电力系统状态判断的准确性。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中提供的一种电力系统振荡识别方法的流程示意图；
图2为本发明具体实施方式中提供的一种电力系统振荡识别与控制系统的系统框图；
图3为本发明具体实施方式中的电力系统的振荡分析模型图；
图4为本发明具体实施方式中的电力系统的系统振荡下的电压电流相量图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1-2所示，在本发明第一实施例中，提供一种电力系统振荡识别与控制系统，所述电力系统包括：第一发电机组、第二发电机组以及设置于所述第一发电机组与所述第二发电机组之间的被保护线路，所述第一发电机组为送电端，所述第二发电机组为受电端；所述识别与控制系统包括：
设置于所述被保护线路靠近所述第一发电机组的第一端部的第一同步相量测量装置101；所述第一同步相量测量装置101，用于采集所述第一端部的第一电压
Figure BDA0002263555900000051
以及线路电流
Figure BDA0002263555900000052
设置于所述被保护线路靠近所述第二发电机组的第二端部的第二同步相量测量装置102；所述第二同步相量测量装置102，用于采集所述第二端部的第二电压
Figure BDA0002263555900000053
第一发电电势获取模块103，用于获取所述电力系统的所述第一发电机组的第一电势
Figure BDA0002263555900000061
第二发电电势获取模块104，用于获取所述电力系统的所述第二发电机组的第二电势
Figure BDA0002263555900000062
其中，
Figure BDA0002263555900000063
k≥1，所述
Figure BDA0002263555900000065
为所述第一电势
Figure BDA0002263555900000066
的幅值，所述
Figure BDA0002263555900000067
为所述第一电势
Figure BDA0002263555900000068
的幅值；
系统功角求解模块105，用于根据所述第一电势
Figure BDA0002263555900000069
所述第二电势
Figure BDA00022635559000000610
所述第一电压
Figure BDA00022635559000000611
以及所述线路电流求解所述第一电势
Figure BDA00022635559000000613
与所述第二电势
Figure BDA00022635559000000614
之间的系统功角δ；所述系统功角所述
Figure BDA00022635559000000616
为所述第一电压
Figure BDA00022635559000000617
的幅值，所述
Figure BDA00022635559000000618
为所述第一电压
Figure BDA00022635559000000619
与所述线路电流
Figure BDA00022635559000000620
之间的相角差，所述
Figure BDA00022635559000000621
为所述被保护线路的阻抗角；其中，
短路阈值设定模块106，用于根据所述第一电势
Figure BDA00022635559000000624
所述第二电势
Figure BDA00022635559000000625
系统功角δ，设定短路判断阈值电流ITH；其中，所述
Figure BDA00022635559000000626
所述β为预设系数，所述β>0，所述
Figure BDA00022635559000000627
振荡识别控制模块107，用于判断所述线路电流
Figure BDA00022635559000000628
的线路电流幅值
Figure BDA00022635559000000629
与所述短路判断阈值电流ITH的大小关系；若所述线路电流幅值
Figure BDA00022635559000000630
小于所述短路判断阈值电流ITH，则判断所述电路系统处于振荡模式；若所述线路电流幅值
Figure BDA00022635559000000631
大于或等于所述短路判断阈值电流ITH，则判断所述电力系统处于三相短路模式，执行电路跳闸操作。
在本实施例中，所述系统功角求解模块105，还包括：
电压电流相角差获取单元，用于根据所述第一电压与所述线路电流
Figure BDA0002263555900000072
获得所述第一电压与所述线路电流
Figure BDA0002263555900000074
之间的相角差
Figure BDA0002263555900000075
在本实施例中，所述识别还包括：
预设系数调整模块，用于在一次振荡识别操作中，判断所述电力系统处于三相短路模式且执行电路跳闸操作之后，经人工排查而判断该次振荡识别操作的所述电路系统处于所述振荡模式，调整所述预设系数β。
在本实施例中，所述调整所述预设系数β为：增大所述预设系数β。
在本实施例中，所述第一发电机组至少包括一个第一发电机；所述第二发电机组至少包括一个第二发电机。
在本实施例中，所述系统功角δ满足：0≤δ<360°。
在本实施例中，所述识别与控制系统还包括：预设系数预设模块；所述预设系数预设模块包括：
参数获取单元，用于获取所述电力系统的全阻抗Z∑以及所述第一发电机组的所述第一电势
Figure BDA0002263555900000077
预设系数求解单元，用于求解所述预设系数β；所述预设系数所述α≥1.2。
实际上，三相短路电流与振荡电流相比差值较大，可以根据实际情况选取较大的预设系数β。
双发电机组的电力系统可以等效为如图3，包括两个发电机组以及二者之间的被保护线路MN，M侧为送电端，将被保护线路上端的发电机组定义为M发电机组，将发电机组下端的发电机组定义为及发电机组N，被保护线路的阻抗为ZL,被保护线路两侧保护背侧的系统阻抗分别为ZM、ZN，电力系统的全阻抗Z∑＝ZM+ZL+ZN，被保护线路阻抗角为
Figure BDA0002263555900000081
Figure BDA0002263555900000082
电力系统的送电端的第一发电机组的第一电势
Figure BDA0002263555900000084
为电力系统的受电端的第二发电机组的第二电势；
Figure BDA0002263555900000085
第一电压
Figure BDA0002263555900000086
以及线路电流
Figure BDA0002263555900000087
是在第一发电机组的第一端部M位置上所测量得到的，第二电压
Figure BDA0002263555900000088
是在被保护线路靠近所述第二发电机组的第二端部所测量得到的；
若电力系统处于振荡状态，则振荡电流Iosc满足：
Figure BDA0002263555900000089
则可得：振荡电流Iosc的幅值
Figure BDA00022635559000000810
由上式可知：振荡电流Iosc的幅值|Iosc|的最大值为
Figure BDA00022635559000000811
振荡电流Iosc的幅值|Iosc|的最小值为
Figure BDA00022635559000000812
据此，根据系统功角δ的取值不同，可以得到不同的振荡电流Iosc的幅值|Iosc|；
在本实施例中，短路判断阈值电流ITH的设定是与振荡电流Iosc的幅值|Iosc|相关的，振荡电流Iosc的幅值
Figure BDA00022635559000000813
其中，
Figure BDA00022635559000000814
可以看成常数，
Figure BDA00022635559000000815
基于此，根据系统功角δ，而设定可变的短路判断阈值电流ITH，能够避免振荡模式下的高电流被识别为三相短路电流，提供系统识别的准确性。
同时，在图4中给出了系统振荡下的电压电流相量图，根据电压电流相量图可得系统功角δ：
Figure BDA0002263555900000091
其中，O点为零点位点，OC为△OMN的垂线。
以上详细描述了本发明的具体实施例。应当理解，本发明的具体实施例并不唯一，本领域的普通技术人员可以在权利要求的范围内根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本领域中的技术人员根据本发明的具体实施例在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种电力系统振荡识别与控制系统，其特征在于，所述电力系统包括：第一发电机组、第二发电机组以及设置于所述第一发电机组与所述第二发电机组之间的被保护线路，所述第一发电机组为送电端，所述第二发电机组为受电端；所述识别与控制系统包括：
设置于所述被保护线路靠近所述第一发电机组的第一端部的第一同步相量测量装置；所述第一同步相量测量装置，用于采集所述第一端部的第一电压
Figure FDA0002263555890000011
以及线路电流
Figure FDA0002263555890000012
设置于所述被保护线路靠近所述第二发电机组的第二端部的第二同步相量测量装置；所述第二同步相量测量装置，用于采集所述第二端部的第二电压
Figure FDA0002263555890000013
第一发电电势获取模块，用于获取所述电力系统的所述第一发电机组的第一电势
Figure FDA0002263555890000014
第二发电电势获取模块，用于获取所述电力系统的所述第二发电机组的第二电势
Figure FDA0002263555890000015
其中，k≥1，
Figure FDA0002263555890000017
所述
Figure FDA0002263555890000018
为所述第一电势
Figure FDA0002263555890000019
的幅值，所述
Figure FDA00022635558900000110
为所述第一电势
Figure FDA00022635558900000111
的幅值；
系统功角求解模块，用于根据所述第一电势
Figure FDA00022635558900000112
所述第二电势
Figure FDA00022635558900000113
所述第一电压
Figure FDA00022635558900000114
以及所述线路电流
Figure FDA00022635558900000115
求解所述第一电势与所述第二电势
Figure FDA00022635558900000117
之间的系统功角δ；所述系统功角
Figure FDA00022635558900000118
所述为所述第一电压
Figure FDA00022635558900000120
的幅值，所述
Figure FDA00022635558900000121
为所述第一电压
Figure FDA00022635558900000122
与所述线路电流
Figure FDA00022635558900000123
之间的相角差，所述
Figure FDA0002263555890000021
为所述被保护线路的阻抗角；
短路阈值设定模块，用于根据所述第一电势
Figure FDA0002263555890000022
所述第二电势
Figure FDA0002263555890000023
所述系统功角δ，设定短路判断阈值电流ITH；其中，所述
Figure FDA0002263555890000024
所述β为预设系数，所述β>0，所述
Figure FDA0002263555890000025
振荡识别控制模块，用于判断所述线路电流
Figure FDA0002263555890000026
的线路电流幅值与所述短路判断阈值电流ITH的大小关系；若所述线路电流幅值
Figure FDA0002263555890000028
小于所述短路判断阈值电流ITH，则判断所述电路系统处于振荡模式；若所述线路电流幅值
Figure FDA0002263555890000029
大于或等于所述短路判断阈值电流ITH，则判断所述电力系统处于三相短路模式，执行电路跳闸操作。
2.如权利要求1所述的一种电力系统振荡识别与控制系统，其特征在于，所述系统功角求解模块，还包括：
电压电流相角差获取单元，用于根据所述第一电压
Figure FDA00022635558900000210
与所述线路电流
Figure FDA00022635558900000213
获得所述第一电压
Figure FDA00022635558900000214
与所述线路电流之间的相角差
Figure FDA00022635558900000212
3.如权利要求1所述的一种电力系统振荡识别与控制系统，其特征在于，所述识别还包括：
预设系数调整模块，用于在一次振荡识别操作中，判断所述电力系统处于三相短路模式且执行电路跳闸操作之后，经人工排查而判断该次振荡识别操作的所述电路系统处于所述振荡模式，调整所述预设系数β。
4.如权利要求3所述的一种电力系统振荡识别与控制系统，其特征在于，所述调整所述预设系数β为：增大所述预设系数β。
5.如权利要求1所述的一种电力系统振荡识别与控制系统，其特征在于，所述第一发电机组至少包括一个第一发电机；所述第二发电机组至少包括一个第二发电机。
6.如权利要求1所述的一种电力系统振荡识别与控制系统，其特征在于，所述系统功角δ满足：0≤δ<360°。
7.如权利要求1所述的一种电力系统振荡识别与控制系统，其特征在于，所述识别与控制系统还包括：预设系数预设模块；所述预设系数预设模块包括：
参数获取单元，用于获取所述电力系统的全阻抗Z∑以及所述第一发电机组的所述第一电势
Figure FDA0002263555890000031
预设系数求解单元，用于求解所述预设系数β；所述预设系数
Figure FDA0002263555890000032
所述α≥1.2。
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